天然气管道氮气置换后甲烷提纯工艺设计

【摘要】：城市中压天然气管网在运行过程中常常会涉及到的腐蚀管段更换、管道联网等检修作业，检修作业通常涉及到电焊、电熔焊等焊接作业；为了作业人员的安全，一般选用惰性气体如氮气来置换掉燃气管道中的残余天然气。当检修完成后，在恢复市政管道供气之前需使用天然气置换掉作业管段中残余的氮气，使天然气的体积浓度值符合城镇燃气供气要求。此外，随着城镇化的推进，城市燃气管道的覆盖面不断增大。以南方某沿海城市为例，统计数字显示，该城市燃气管道总长度年均增长率达12%。这些新建管道在竣工验收时，内部充满了压缩空气；在投产前需要先将压缩空气排放完全，然后通入惰性气体（一般是氮气）将剩余的空气置换掉，最后开启天然气气源阀门、通入天然气，将管道中的残余氮气置换出来。 上述两种置换过程往往伴随着天然气的大量放散，以此来保证市政燃气管网中天然气的浓度符合供气要求。这一过程不仅增加了大气中的温室气体含量，而且在一定程度上造成能源浪费，因此对置换作业过程中放散的天然气、氮气混合气体进行提纯，回收其中的甲烷，既具有经济效益，也有利于大气环境，具有良好的社会效益。 变压吸附，作为一种新型气体分离技术，具有产品纯度高、可在室温和不高的压力下工作、床层再生时不用加热（节能）、设备简单、操作维护简便、能连续循环操作，可实现自动化等优点。变压吸附技术经过多年的发展，已经越来越成熟，从最初的单塔到后来的双塔、三塔、四塔、多塔，装置的复杂程度越来越高，在化工、环保、煤炭等行业得到了快速的推广和应用。 本文拟针对管道天然气置换作业的特点，研究利用活性炭为吸附剂，通过双塔变压吸附技术，设计开发一套用于氮气置换作业后的管道天然气中甲烷、氮气分离工艺，通过该工艺设计制造的装置将具备小型化、撬装、可移动、具有一定的自动化程度、操作维护简单等特点。该工艺设计将为国内各管道天然气经营企业有效解决天然气置换氮气过程中存在的天然气大量耗散这一问题提供一种全新的解决思路。 【关键词】：天然气 氮气置换 变压吸附 分离工艺流程
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU996
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 文献综述10-21
• 1.1 研究背景10-16
• 1.1.1 甲烷的温室效应10
• 1.1.2 氮气置换10-13
• 1.1.3 甲烷、氮气分离方法13-16
• 1.2 变压吸附分离甲烷-氮气混合气国内外研究综述16-19
• 1.2.1 国内外研究概况16-17
• 1.2.2 国内外研究发展趋势17-19
• 1.3 研究意义、目的、内容19-21
• 1.3.1 研究意义19-20
• 1.3.2 研究目的20
• 1.3.3 研究内容20-21
• 第二章 变压吸附分离技术21-32
• 2.1 变压吸附21
• 2.2 吸附过程的特性21-23
• 2.3 吸附过程中的物质传递23-24
• 2.3.1 吸附质的传递过程23
• 2.3.2 穿透曲线影响23-24
• 2.4 吸附剂选择24-30
• 2.4.1 气体混合物分离用吸附剂24-28
• 2.4.2 吸附剂的基本参数28-29
• 2.4.3 吸附剂性能参数29
• 2.4.4 吸附剂的再生方法29-30
• 2.5 典型变压吸附基本循环30-31
• 2.5.1 Skarstrom 循环30
• 2.5.2 Guerin-Domine 吸附循环30-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第三章 变压吸附提纯系统设计32-55
• 3.1 设计概况32-37
• 3.1.1 设计目标32
• 3.1.2 吸附剂材料选择32-34
• 3.1.3 影响吸附过程主要因素分析34-35
• 3.1.4 基本参数35-36
• 3.1.5 变压吸附步骤及周期36-37
• 3.2 吸附塔初步设计37-39
• 3.2.1 变压吸附循环确定37-39
• 3.2.2 吸附剂再生39
• 3.3 吸附剂数量及吸附塔尺寸确定39-42
• 3.3.1 吸附甲烷所需活性炭量39-40
• 3.3.2 吸附床尺寸计算40
• 3.3.3 吸附塔本体壁厚40-41
• 3.3.4 设备连接管管径41-42
• 3.4 系统设计42-45
• 3.4.1 吸附塔规格42
• 3.4.2 双塔变压吸附工艺系统组成42-45
• 3.5 设备选型45-51
• 3.5.1 标准依据45
• 3.5.2 主要设备选型45-48
• 3.5.3 仪器仪表和控制系统48-51
• 3.6 投资估算51-54
• 3.6.1 主要设备及附件价格51-52
• 3.6.2 成本核算52-53
• 3.6.3 环保价值53-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第四章 结论55-56
• 4.1 结论55
• 4.2 改进建议55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果59-60
• 致谢60-61
• 附件61

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

颗粒活性炭的制备及其PSA分离CH_4/N_2的性能    齐振东;辜敏;杜云贵;鲜学福;

变压吸附分离CH_4/N_2的分子筛吸附剂进展    刘克万;辜敏;鲜晓红;

基于PLC的四塔变压吸附过程分离H_2-CO气体混合物    陈惊波,刘晓勤,姚虎卿

甲烷对全球气候变暖的影响及减排措施    张福凯,徐龙君

提高煤层气甲烷浓度的吸附剂的选择研究    辜敏;鲜学福;

碳分子筛的制法、性质和用途    胡逢恺

CBM甲烷回收吸附剂研究进展    管英富;

甲烷沉积法对甲烷/氮气分离炭分子筛性能的研究    张香兰;周玮;张英;张祥;张雷杰;石好亮;

变压吸附单元管道设计探讨    李卫锋,牛韧

变压吸附数值模拟的研究    卜令兵;郜豫川;张剑锋;杨云;李小荣;

吸附法浓缩煤层气甲烷研究    刘聪敏

改性活性炭吸附净化二氧化硫实验研究    李国莲;

改性粉煤灰在污水深度处理中的研究    伍昌年;郑力菲;汤利华;凌琪;黄丹;

L-色氨酸发酵液的活性炭脱色工艺研究    贺希娜;刘峰;

夏枯草多糖脱色工艺研究    夏翠;熊双丽;彭天蓉;田春秋;徐国波;

假单胞菌(Pseudomonas)对氟离子吸附特性的研究    林立东;

向日葵秸杆对铜离子的吸附特征研究    陈丽萍;段毅文;陈艺红;

柚子皮粉对含铬废水的吸附效果及吸附动力学研究    聂锦霞;张大超;

三带模拟移动床色谱分离过程的实验分析    张家元,林炳昌

模拟移动床分离紫杉醇    李勃,肖国勇,林炳昌,马子都

替考拉宁-3模拟移动床色谱分离的前处理    张丽华,高丽娟,林炳昌

城市污水处理厂污泥制备吸附剂的物理和化学性质研究    谷晋川;张君;张蔓;叶春燕;

凝结水高温回收利用技术深探讨    杨宇程;吴冬蕾;

负载型TiO_2/ACF光催化剂的制备及其催化性能表征    赵毅;韩静;

锆粉制备过程中氮含量影响因素研究    杨红艳;孙长龙;尹昌耕;李传锋;孙旭东;陈建刚;

氨盐浸渍对沥青基活性炭纤维吸附性能的影响    乔志军;李家俊;赵乃勤;臧科研;

溶胶/凝胶法制备纳米TiO_2/Al_2O_3    周利民;王一平;刘峙嵘;

聚丙烯酸/丙烯酰胺恒湿树脂的制备及其性能研究    万国顺;蒋磊;李志广;刘川文;黄红军;

坡缕石粘土/碳复合材料对曙红Y的吸附研究    张哲;武战翠;许剑;张惠怡;沈智;雷自强;

LSX分子筛的合成及其空分吸附性能    邢淑建;臧甲忠;刘冠锋;于海斌;

活性炭吸附性能指标选型技术应用介绍    张巍;张睿;常启刚;应维琪;戴伟娣;蒋剑春;

井下注气驱替煤层甲烷机理及规律研究    杨宏民

铝柱撑蒙脱石的制备、结构及其吸附性能研究    王桂芳

烷基铵在蒙脱石层间的吸附及其对蒙脱石/烷基铵结构和凝胶性能的影响    陈平

单质硅粉氧化法制备二氧化硅溶胶及其应用特性研究    田立朋

羧甲基油酰壳聚糖的制备、性质及其对含油废水絮凝机理的研究    孙刚正

活性半焦低温催化氧化脱除烟气中NO的研究    高健

氧化镁基活性炭复合材料的制备及其性能研究    孙金香

新型固体胺吸附分离烟气中二氧化碳    刘亚敏

粘土基多孔吸附/催化材料及其净化典型VOCs的性能    屈芳

物理活化法制备椰壳基活性炭及其孔结构演变    杨坤彬

钛合金精密腐蚀加工工艺及机理研究    梁静

变压吸附管道流体动力学特性研究    苏超

呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用    伍修锟

云南萝芙木中育亨宾提取与分离的研究    刘璇

活性碳纤维负载铁酞菁的制备及催化降解酚类化合物性能    郭桥生

电厂烟气预防自燃与封存的可行性研究    尚帅超

改性活性半焦脱除烟气中NO_X的研究    王萍

层状氢氧化镁铝的改性成型及其对卤素阴离子的吸附性能    于艳伟

卤族元素掺杂纳米TiO_2的光催化性能研究    樊丽霞

PA6/海泡石复合材料的制备及形态结构与性能研究    于海美

活性炭对垃圾渗滤液中甲醛、苯酚和苯胺吸附规律的研究    张富韬,方少明,松全元

LPG/汽油双燃料汽车实时尾气排放比较研究    仇恒东;韩宝明;于雷;宋国华;

麻风树果壳活性炭表面分形维数的实验研究    赵瑞方;华坚;陈放;张志林;尹华强;田建;刘春琼;

改性活性炭在微波场中的升温行为    李晨曦;曾向东;张登峰;杨丽莉;范麦妮;

新疆矿区煤矿瓦斯排放现状与趋势分析    曾强;

北京城市生态安全评价研究    郭秀锐;杨莹;陈东升;程水源;王琦;

佛山禅城区机动车尾气排放特征及分布    毕索阳;刘永红;蔡铭;谢敏;

改善一次能源消费结构减少温室气体排放    何宏舟

变压吸附分离CH_4/N_2的分子筛吸附剂进展    刘克万;辜敏;鲜晓红;

温室气体与全球变暖    陈秋

椰壳基微孔活性炭制备与表征研究    苏伟

煤层甲烷变压吸附浓缩的研究    杨明莉

有序介孔材料吸附功能研究    刘秀伍

变压过程脱除气体中微量硫化氢的研究    钟立梅

空气中低含量甲烷的变压吸附分离    王琰

炭分子筛的制备及其应用    聂李红

吸附法浓缩煤层甲烷的实验研究    李胜男

氮气选择性吸附剂研究    李冲

天然气管线氮气置换的几种方法    刘继革

氮气置换在天然气管道中的应用    杨文辉;马利;

天然气管道投产时氮气置换量的确定    沈良;

氮气置换加热工艺在低温管道抽空中的试验研究    刘志盈;汪荣顺;战颖;

天然气管道氮气置换技术研究    谭力文;敬加强;戴志向;吕郑;邵红梅;

氮气置换技术在液化石油气槽车事故处置中的应用    邵建章;熊超;

    

    

    

    

大容积钢质洁净气瓶介绍    王凤花;王会赏;孟保燕;

三公司涩宁兰复线4标段完成一级动火连头作业    赵国泉　徐欣欣 王福增

小工程干出大气魄    本报记者 杨晓娟

六建公司展现“铁军”风采    记者 李晓文通讯员 段彤 朱元明

大口径长输管道无隔离器氮气置换技术研究    李松

氮气置换在淄博—莱芜天然气管道中的应用研究    牛立道

天然气管线氮气置换混气段规律研究    胡其会

海管氮气置换混气规律研究    付春丽

天然气管道氮气置换后甲烷提纯工艺设计    王坤